2015年下半年系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師案例分析報告

1、全國計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格（水平）考試2015年下半年系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師下午試卷I（考試時間14:0016:30共150分鐘）請按下述要求正確填寫答題紙1. 在答題紙的指定位置填寫你所在的省、自治區(qū)、直轄市、計劃單列市的名稱。2. 在答題紙的指定位置填寫號、出生年月日和。3. 答題紙上除填寫上述容外只能寫解答。4. 本試卷共5道題，試題一是必答題，試題二至試題五選答1道。每題15分, 滿分75分。5. 解答時字跡務(wù)必清楚，字跡不清時，將不評分。6. 仿照下面例題，將解答寫在答題紙的對應(yīng)欄。例題2015年下半年全國計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格 （水平）考試日期是（1） 月（2）0o因為正確的解

2、答是“ 11月4日”故在答題紙的對應(yīng)欄寫上“ 1T和“ 4” （參看下表）。例題解答欄(1)11亠試題一是必答題試題一【說明】某軟件公司擬為某市級公安機關(guān)開發(fā)一套特種車輛管理與監(jiān)控系統(tǒng)，以提高特種車輛管理的效率和準確性。在系統(tǒng)需求分析與架構(gòu)設(shè)計階段，用戶提出的部分需求和關(guān)鍵質(zhì)量屬性場景如下：(a) 系統(tǒng)用戶分為管理員、分管領(lǐng)導(dǎo)和普通民警等三類；(b) 正常負載情況下，系統(tǒng)必須在0.5秒對用戶的車輛查詢請求進行響應(yīng)；(c) 系統(tǒng)能夠抵御99.999%的黑客攻擊；(d) 系統(tǒng)的用戶名必須以字母開頭，長度不少于5個字符；(e) 對查詢請求處理時間的要求將影響系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和處理過程的設(shè)計；(f)

3、 網(wǎng)絡(luò)失效后，系統(tǒng)需要在2分鐘發(fā)現(xiàn)并啟用備用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；(g) 在系統(tǒng)升級時，需要保證在1個月添加一個新的消息處理中間件；(h) 查詢過程中涉及到的車輛實時視頻傳輸必須保證20幀/秒的速率，且畫面具有600*480的分辨率；(i) 更改系統(tǒng)加密的級別將對安全性和性能產(chǎn)生影響；(j) 系統(tǒng)主站點斷電后，需要在3秒將請求重定向到備用站點；(k) 假設(shè)每秒中用戶查詢請求的數(shù)量是10個，處理請求的時間為 30毫秒，貝在1秒完成用戶的查詢請求”這一要可以實現(xiàn)的；(l) 對用戶信息數(shù)據(jù)的授權(quán)訪問必須保證99.999%的安全性；(m) 目前對“車輛信息實時監(jiān)控”業(yè)務(wù)邏輯的描述尚未達成共識，這可能導(dǎo)致部分業(yè)務(wù)功

4、能 模塊的重復(fù)，影響系統(tǒng)的可修改性；(n) 更改系統(tǒng)的 Web界面接口必須在1周完成；(o) 系統(tǒng)需要提供遠程調(diào)試接口，并支持系統(tǒng)的遠程調(diào)試。在對系統(tǒng)需求和質(zhì)量屬性場景進行分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的架構(gòu)師給出了三個候選的架構(gòu)設(shè)計方案。公司目前正在組織系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)人員對系統(tǒng)架構(gòu)進行評估。【問題1】在架構(gòu)評估過程中，質(zhì)量屬性效用樹(utility tree)是對系統(tǒng)質(zhì)量屬性進行識別和優(yōu)先級排序的重要工具。請給出合適的質(zhì)量屬性，填入圖1-1中(1)、(2)空白處；并選擇題干描述中的(a)(o)，將恰當(dāng)?shù)男蛱柼钊?3)(6)空白處，完成該系統(tǒng)的效用樹。效用* 可用惟S 1-1特艸車輛骨理與監(jiān)控系址效用軻【

5、問題2】在架構(gòu)評估過程中； 需要正確識別系統(tǒng)的架構(gòu)風(fēng)險、 敏感點和權(quán)衡點，并進行合理的架 構(gòu)決策。請用300字以的文字給出系統(tǒng)架構(gòu)風(fēng)險、 敏感點和權(quán)衡點的定義，并從題干描述中 的(a)(o)各選出1個屬于系統(tǒng)架構(gòu)風(fēng)險、敏感點和權(quán)衡點的描述。從下列的4道試題(試題二至試題五)中任選 2道解答。如果解答的試題數(shù)超過 2道，則題號小的2道解答有效。試題二【說明】某公司擬研制一款高空監(jiān)視無人直升機，該無人機采用遙控一自主復(fù)合型控制實現(xiàn)垂直升降。該直升機飛行控制系統(tǒng)由機上部分和地面部分組成，機上部分主要包括無線電傳輸設(shè)備、飛控計算機、導(dǎo)航設(shè)備等，地面部分包括遙控操縱設(shè)備、無線電傳輸設(shè)備以及地面綜合控制計

6、算機等。其主要工作原理是地面綜合控制計算機負責(zé)發(fā)送相應(yīng)指令，飛控計算機按照預(yù)定程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能。經(jīng)過需求分析，對該無人直升機控制系統(tǒng)縱向控制基本功能整理如 下：(a) 飛控計算機加電后，應(yīng)完成系統(tǒng)初始化，飛機進入準備起飛狀態(tài)；(b) 在準備起飛狀態(tài)中等待地面綜合控制計算機發(fā)送起飛指令，飛控計算機接收到起飛指令后，進入垂直起飛狀態(tài)；(c) 垂直起飛過程中如果飛控計算機發(fā)現(xiàn)飛機飛行異常，飛行控制系統(tǒng)應(yīng)轉(zhuǎn)入無線電遙控飛行狀態(tài)，地面綜合控制計算機發(fā)送遙控指令；(d) 垂直起飛達到預(yù)定起飛高度后，飛機應(yīng)進入高度保持狀態(tài)；(e) 飛控計算機在收到地面綜合控制計算機發(fā)送的目標高度后，飛機應(yīng)進入垂直升降狀態(tài)，

7、 接近目標高度；垂直升降過程中出現(xiàn)飛機飛行異常，控制系統(tǒng)應(yīng)轉(zhuǎn)入無線電遙控飛行；(f) 飛機到達目標高度后，應(yīng)進入高度保持狀態(tài)，完成相應(yīng)的任務(wù)；(g) 飛機在接到地面綜合控制計算機發(fā)送的任務(wù)執(zhí)行結(jié)束指令后，進入飛機降落狀態(tài)；(h) 飛機降落過程中如果出現(xiàn)飛機飛行異常，控制系統(tǒng)應(yīng)轉(zhuǎn)入無線電遙控飛行；(i) 飛機降落到指定著陸高度后，進入飛機著陸狀態(tài)，應(yīng)按照預(yù)定著陸算法，進行著陸；(j) 無線電遙控飛行中， 地面綜合控制計算機發(fā)送著陸指令，飛機進入著陸狀態(tài)， 應(yīng)按照預(yù)定著陸算法，進行著陸?！締栴}1】狀態(tài)圖和活動圖是軟件系統(tǒng)設(shè)計建模中常用的兩種手段，請用200字以文字簡要說明狀態(tài)圖和活動圖的含義及其區(qū)

8、別?！締栴}2】根據(jù)題干中描述的基本功能需求，架構(gòu)師王工通過對需求的分析和總結(jié)給出了無人直升機控制系統(tǒng)縱向控制狀態(tài)圖（圖2-1）。請根據(jù)題干描述，提煉出相應(yīng)狀態(tài)及條件，并完善 圖2-1所示狀態(tài)圖中的（1）（5），將答案填寫在答題紙中。（H2-I無人幵機整制廉扯事向Mg團【問題3】根據(jù)題目中描述的基本功能需求，架構(gòu)師王工給出了無人直升機控制系統(tǒng)縱向控制的頂層活動圖（圖2-2）。請根據(jù)題干描述，完善圖 2-2活動圖的（1） - （9）,將答案填寫在答題 紙中。試題三某宇航公司長期從事宇航裝備的研制工作，嵌入式系統(tǒng)的可靠性分析與設(shè)計已成為該公司產(chǎn)品研制中的核心工作，隨著宇航裝備的綜合化技術(shù)發(fā)展，嵌入式

9、軟件規(guī)模發(fā)生了巨大變化，代碼規(guī)模已從原來的幾十萬擴展到上百萬，從而帶來了由于軟件失效而引起系統(tǒng)可靠性降低的隱患。公司領(lǐng)導(dǎo)非常重視軟件可靠性工作，決定抽調(diào)王工程師等 5人組建可靠性研究團隊，專門研究提高本公司宇航裝備的系統(tǒng)可靠性和軟件可靠性問題，并要求在三個月， 給出本公司在系統(tǒng)和軟件設(shè)計方面如何考慮可靠性設(shè)計的方法和規(guī)?？煽啃匝芯繄F隊很快拿出了系統(tǒng)及硬件的可靠性提高方案，但對于軟件可靠性問題始終沒有研究出一種普遍認同的方 法。【問題1】請用200字以文字說明系統(tǒng)可靠性的定義及包含的4個子特性，并簡要指出提高系統(tǒng)可靠性一般采用哪些技術(shù)？【問題2】王工帶領(lǐng)的可靠性研究團隊之所以沒能快速取得軟件可靠

10、性問題的技術(shù)突破，其核心原因是他們沒有搞懂高可靠性軟件應(yīng)具備的特點。軟件可靠性一般致力于系統(tǒng)性地減少和消除對軟件程序性能有不利影響的系統(tǒng)故障。除非祓修改，否則軟件系統(tǒng)不會隨著時間的推移而發(fā)生退化。請根據(jù)你對軟件可靠性的理解，給出表3-1所列出的硬件可靠性特征對應(yīng)的軟件可靠性特征之間的差異或相似之處，將答案寫在答題紙上。表3-1硬件和軟件可靠性對比序號礁件可靠性軟件可靠性1失效率服從浴缸曲線。老化狀態(tài)類于戟件調(diào)試狀態(tài)C1)2即使不適用，材料劣化也會導(dǎo)致失效3硬件維修會惋真原始狀態(tài)3)4硬件失效之甬會有報警4)【問題3】王工帶領(lǐng)的可靠性研究團隊在分析了大量相關(guān)資料基礎(chǔ)上，提出軟件的質(zhì)量和可靠性必須

11、在開發(fā)過程構(gòu)建到軟件中，也就是說，為了提高軟件的可靠性， 必須在需求分析、設(shè)計階段開展軟件可靠性籌劃和設(shè)計。研究團隊針對本公司承擔(dān)的飛行控制系統(tǒng)制定出了一套飛控軟件的可靠性設(shè)計要求。飛行控制系統(tǒng)是一種雙余度同構(gòu)型系統(tǒng)，輸入采用了獨立的兩路數(shù)據(jù)通道，在系統(tǒng)完成輸入數(shù)據(jù)的交叉對比、表決制導(dǎo)率計算，輸出數(shù)據(jù)的交叉對比、表決、 一輸出等功能，系統(tǒng)的監(jiān)控模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)失效或失步的檢測與寵位。其軟件的可靠性設(shè)計包括恢復(fù)塊方法和 N版本程序設(shè)計方法。 請根據(jù)恢復(fù)塊方法工作原理完成圖3-1 ,在（1）（4）中填入恰當(dāng)?shù)娜?。并比較恢復(fù)塊方法與 N版本程序設(shè)計方法，將比較結(jié)果（5）（8）填入表3-2 中。00 3

12、4悽復(fù)塊方注表3-2恢復(fù)塊方法與 N版本程序設(shè)計的比較恢復(fù)按方法N版本程序設(shè)計1碩件運行環(huán)嘖單機:夢機錯誤檢測萬法驗證測試程序基于砒盤存fit存內(nèi)建恢夏機制口J 弗性較高袁*3業(yè)務(wù)髮撼存鎬方式1業(yè)務(wù)霰據(jù)存檎方式客戶荃案信扇黃系載蝎庫客戶電子的評-(5)客尸確電話 *商品基本倩息商爵庫弁伯息J；.y (S)W【問題3】系統(tǒng)開發(fā)完成進行壓力測試時，發(fā)現(xiàn)在較大數(shù)據(jù)量的情況下，部分業(yè)務(wù)查詢響應(yīng)時間過長，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)其主要原因是部分 SQL查詢語句效率低下。請判斷表 4-4中的SQL語句 設(shè)計策略哪些可能會提升查詢效率，哪些可能會降低查詢效率，在（1）（4）中填入“提升”或“降低”。表4-4 SQL設(shè)計

13、策略對性能的影響S3語旬設(shè)計策略査詢性能烹響情況杳詢時不要返回不需要的彳亍1列(1)需夷進彳亍夢表連接查詢時盡量采用子查詢結(jié)枸2)盡蚩采用NDTIN、NOT EXIST v UKE等操作（3）辱量避免使用DISTINCT關(guān)鍵字（4）試題五【說明】某信息技術(shù)公司計劃開發(fā)一套在線投票系統(tǒng)，用于為市場調(diào)研、信息調(diào)查和銷售反饋等業(yè)務(wù)提供服務(wù)。該系統(tǒng)計劃通過大量宣傳和獎品鼓勵的方式快速積累用戶，當(dāng)用戶規(guī)模擴大到一定程度時，開始聯(lián)系相關(guān)企業(yè)提供信息服務(wù)，并按照信息服務(wù)種類和用戶投票數(shù)量收取費用。為了降低開發(fā)成本和提高開發(fā)效率，項目組經(jīng)過討論后決定采用輕量級Java EE開發(fā)框架設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)。在應(yīng)用架構(gòu)

14、設(shè)計中，除了滿足系統(tǒng)主要功能需求，還需要考慮的因素包括：（1）項目開發(fā)采用 MySQL數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，一但將來可能移植到其它數(shù)據(jù)庫平臺；系統(tǒng)開發(fā)過程中盡可能降低或者消除SQL語句開發(fā)的工作量；（3）投票系統(tǒng)中數(shù)據(jù)之間的關(guān)系復(fù)雜，需要支持數(shù)據(jù)對象的聚合和繼承等關(guān)系。項目組基于MVC模式設(shè)計出了投票系統(tǒng)的架構(gòu)，包括表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和數(shù)據(jù)層。在具體討論數(shù)據(jù)持久層采用哪種技術(shù)方案時，老王建議采用成熟的Hibernate框架，小則認為iBatis更加靈活，更適合作為投票系統(tǒng)數(shù)據(jù)持久層開發(fā)技術(shù)?！締栴}1】請用300以文字說明什么是數(shù)據(jù)持久層，使用數(shù)據(jù)持久層能夠為項目開發(fā)帶來哪些好處？【問題2】針對在線投票系統(tǒng)的實際應(yīng)用需求和要求，項目組應(yīng)選用哪種技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)持久層？ 請用200字以文字說明其采用該技術(shù)的原因?！締栴}3】數(shù)據(jù)持久層是We